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Innovaciones en pantallas para la automoción

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Tanto el número como los tamaños de las pantallas de los vehículos modernos están aumentando. Para integrarlos de manera óptima, es necesario ajustar tanto el concepto de interior como el de sistema. También deben considerarse los aspectos de seguridad como la norma ISO26262 y el nivel ASIL.
Actualmente, en un coche totalmente equipado se pueden encontrar un buen número de pantallas. La última tendencia en diseños de entretenimiento para el tablero de instrumentos y los asientos traseros consiste en combinar dos o incluso tres pantallas en una superficie amplia y unificada. Las pantallas con sus funciones interactivas se están fusionando entre sí en un único espacio de experiencia para el usuario. Para los denominados diseños de pilar a pilar se selecciona una combinación de paneles estándar o paneles extra anchos con una resolución horizontal superior a 6 k. Además del diseño que viene de la mano de muchas innovaciones en la interacción con el usuario, un aspecto importante es la necesidad fundamental de disponer de funciones de seguridad. Más de la mitad de las pantallas son relevantes en la seguridad del automóvil y la conducción, donde el cuadro de instrumentos desempeña el papel más importante en la comunicación con el conductor.
ROHM Semiconductor ofrece una amplia gama de circuitos integrados (CIs) específicamente diseñados para aplicaciones de pantallas para la automoción. La transmisión de vídeo, la sincronización, la gestión de la energía, el control y las funciones de seguridad, pero también la detección y el control de la iluminación de fondo son algunos de los aspectos más importantes.
Arquitectura de una pantalla
El panel es posiblemente uno de los componentes más importantes en lo que se refiere al rendimiento visual de la pantalla. El siguiente artículo describe los componentes/CIs que rodean dicho panel. La figura 1 ilustra esos componentes. Un circuito integrado de deserializador recibe la emisión de vídeo directo a través del enlace de alta velocidad que se origina en el controlador de dominio y lo suministra para su posterior procesamiento a través de los componentes de la pantalla. 3, 6, o 12 Gbps son velocidades de enlace típicas para un transporte de vídeo suficiente. El CI de deserializador recibe la emisión de vídeo directo de alta velocidad pero también proporciona un canal lateral para la comunicación bidireccional de datos dentro de la red del vehículo. El CI de deserializador admite opcionalmente la cadena tipo margarita para reducir los inconvenientes de una topología punto a punto, de modo que se pueda conectar una segunda o quizás una tercera pantalla en el mismo enlace. Cada emisión de vídeo directo se distribuye respectivamente a cada pantalla, utilizando el método de fusión y división de supertramas o utilizando la opción de vídeo múltiple que resulte lógica en el protocolo de transporte.
Información superpuesta a través de OSD
En caso de que sea necesario superponer mensajes de error, testigos u otros elementos gráficos en el vídeo entrante, se necesitará una funcionalidad de visualización en pantalla (OSD, por sus siglas en inglés). Habrá que aplicar comprobaciones exhaustivas sobre la sincronización y el contenido de píxeles del vídeo entrante. Estas operaciones deben procesarse sin demora o sin un amplio almacenamiento en búfer. Se requiere un circuito integrado dedicado con esa función OSD, mayormente combinado con la adaptación de la interfaz y la división de tramas y conversión de formatos opcionales. Las operaciones de comprobación de integridad, como el CRC, se aplican al contenido de la imagen.

Figura 1. Diagrama de componentes de una pantalla de coche. Componentes/CIs en color rojo disponibles en ROHM Semiconductor.
Este método es la mejor práctica para comparar eficazmente el contenido real mostrado con los valores predefinidos y almacenados. Otro escenario importante para un cuadro de instrumentos completamente digital es la capacidad de cambiar a un modo de emergencia y mostrar en su capa OSD un subconjunto con la información y los mensajes más importantes para el conductor (figura 2). El controlador de sincronización (T-Con) es responsable de dirigir los controladores de origen y de compuerta trama a trama. Para pantallas más grandes y una mayor resolución que la F-HD, se suelen utilizar múltiples circuitos integrados T-Con paralelos. En la salida del T-Con y en el caso de un panel ancho de pilar a pilar, deben admitirse conexiones de más de 0,5 m. ROHM ha desarrollado la tecnología RL-Link para admitir una conexión con una velocidad tan alta.
Gestión de la retroiluminación de TFT
Cuando se utiliza la tecnología LCD, se requiere una fuente de luz externa o retroiluminación que se encuentra detrás de la pantalla TFT. Los LED de la retroiluminación están colocados a lo largo del borde o de manera uniforme en el área del panel. Los requisitos previos más importantes para seleccionar un controlador LED tienen como objetivo asegurar una corriente constante bajo diferentes condiciones como los transitorios de tensión durante el arranque. Dependiendo de los requisitos de tensión de salida, se pueden adoptar topologías de reductor, elevador o elevadorreductor. Para que el usuario se beneficie de una buena experiencia en todas las condiciones de luz ambiental, se utilizan diferentes métodos de atenuación, incluyendo la atenuación de CC o analógica, la atenuación de PWM o una combinación de CC y PWM denominada atenuación híbrida.

Figura 2. La pantalla del cuadro de instrumentos funciona en modo de emergencia sin vídeo de fondo.
Otro requisito importante es interconectar la interfaz del controlador LED con MCU, ya sea a través de la interfaz SPI o I2C. Esto permite un control flexible y sencillo, y asegura un monitoreo adecuado de las protecciones y la implementación de diagnósticos para garantizar los requisitos de seguridad funcional. Se requiere un CI dedicado de gestión de energía de TFT para admitir las tensiones específicas del panel. Además, la seguridad funcional requiere el monitoreo de las anomalías de tensión. La interconexión del CI de gestión de energía de TFT con MCU utiliza I2C que permite un control flexible y sencillo de las protecciones y los diagnósticos para garantizar los requisitos de seguridad funcional.
Conclusión
Las pantallas de los automóviles son la tecnología de interfaz de comunicación más importante de los vehículos modernos. Tienen que ser fiables y seguras, pero también fáciles de usar y atractivas. Las innovaciones en la conducción autónoma son difíciles de realizar sin integrar el entorno intuitivo generado por las pantallas. Los diseñadores de automóviles están desafiando las capacidades de la ingeniería tal como exigen los consumidores y los expertos en marketing para cerrar la brecha con otros mercados como el de consumo. ROHM Semiconductor ofrece la más completa e innovadora cartera de componentes dedicados para cumplir con los altos estándares del sector de la automoción para cada pantalla.